Alternatif Test Drive: PART 1 - Industri Gas
Ing taun 70-an, Wilhelm Maybach nyoba eksperimen karo macem-macem desain mesin pembakaran internal, mekanisme ganti lan mikir babagan campuran sing paling cocog kanggo produksi bagean. Dheweke asring kepengin weruh bahan bakar bakar sing bakal dingerteni sing paling cocog kanggo digunakake ing mesin panas.
Ing taun 70-an, Wilhelm Maybach nyoba eksperimen karo macem-macem desain mesin pembakaran internal, mekanisme ganti lan mikir babagan campuran sing paling cocog kanggo produksi bagean. Dheweke asring kepengin weruh bahan bakar bakar sing bakal dingerteni sing paling cocog kanggo digunakake ing mesin panas.
Ing taun 1875, nalika dadi karyawan ing Gasmotorenfabrik Deutz, Wilhelm Maybach mutusake kanggo nyoba apa bisa mbukak mesin gas ing bahan bakar cair - luwih tepat, ing bensin. Iku dumadi kanggo wong kanggo mriksa apa bakal kelakon yen dheweke nutup pitik jago gas lan malah sijine Piece saka kain direndhem ing bensin ing ngarepe intake manifold. Mesin ora mandheg, nanging terus kerja nganti "nyedhot" kabeh cairan saka jaringan. Mangkono, idea saka improvised pisanan "karburator" lair, lan sawise nggawe mobil bensin dadi bahan bakar utama.
Aku crita iki kanggo ngelingake sampeyan sadurunge bensin katon minangka alternatif bahan bakar, mesin pertama nggunakake gas minangka bahan bakar. Banjur yaiku babagan panggunaan (cahya) gas kanggo cahya, sing dipikolehi kanthi metode sing ora dingerteni saiki, nanging kanthi ngolah batu bara. Mesin, sing digawe dening Swiss Isaac de Rivac, mesin industri Etilena Lenoir kelas industri pertama "tanpa aspirasi" wiwit taun 1862, lan unit papat-stroke klasik sing digawe dening Otto rada suwe, nganggo gas.
Kene perlu kanggo sebutno prabédan antarane gas alam lan gas petroleum liquefied. Gas alam ngandhut 70 nganti 98% metana, sisane dadi gas organik lan anorganik sing luwih dhuwur kayata etana, propana lan butana, karbon monoksida lan liya-liyane. Lenga uga ngandhut gas kanthi proporsi sing beda-beda, nanging gas kasebut dibebasake liwat distilasi pecahan utawa diprodhuksi dening sawetara proses samping ing kilang. Lapangan gas beda banget - gas murni utawa "garing" (yaiku, ngemot utamane metana) lan "udan" (ngemot metana, etana, propana, sawetara gas liyane sing luwih abot, lan malah "bensin" - cairan entheng, pecahan sing larang banget). . Jinis lenga uga beda-beda, lan konsentrasi gas bisa uga luwih murah utawa luwih dhuwur. Lapangan asring digabungake - gas munggah ing ndhuwur lenga lan tumindak minangka "tutup gas". Komposisi "tutup" lan lapangan lenga utama kalebu zat kasebut ing ndhuwur, lan macem-macem fraksi, kanthi kiasan, "milih" menyang saben liyane. Metana sing digunakake minangka bahan bakar kendaraan "teka" saka gas alam, lan campuran propana-butane sing kita kenal asale saka lapangan gas alam lan lapangan minyak. Kira-kira 6% saka gas alam donya diprodhuksi saka celengan batu bara, kang asring diiringi dening simpenan gas.
Propane-butane katon ing adegan kanthi cara sing rada paradoks. Ing taun 1911, klien perusahaan minyak Amerika sing nesu nuntut marang kancane, kimiawan terkenal Dr. Snelling, kanggo ngerti sebab kedadeyan misterius kasebut. Alesan kanggo nesu pelanggan yaiku pelanggan kaget amarga ngerti separo tanki stasiun pengisi bubar diisi. Ford Dheweke ngilang kanthi cara sing ora dingerteni sajrone plancongan singkat menyang omah. Tangki kasebut ora entek ing endi wae ... Sawise pirang-pirang eksperimen, Dr. Snelling nemokake manawa sebab misteri kasebut yaiku bahan bakar propane lan butane sing akeh ing bahan bakar, lan ora suwe sawise iku dheweke nggawe metode praktis pertama kanggo nyaring dheweke. Amarga kemajuan dhasar kasebut, Dr. Snelling saiki dianggep "bapak" industri kasebut.
Langkung rumiyin, udakara 3000 taun kepungkur, angon-angon nemokake "spring flaming" ing Gunung Paranas ing Yunani. Banjur, candhi kanthi kolom sing murub dibangun ing papan sing "suci" iki, lan Delphius sing oracle maca donga sadurunge kolosus megah, nyebabake masarakat rumangsa rukun, wedi lan kagum. Dina iki, sawetara romansa kasebut ilang amarga kita ngerti manawa sumber geni yaiku metana (CH4) sing mili saka retak ing watu sing ana gandhengane karo jerone lapangan gas. Ana geni sing padha ing pirang-pirang panggonan ing Irak, Iran lan Azerbaijan ing pesisir Segara Kaspia, sing uga wis ngobong pirang-pirang abad kepungkur lan wis dikenal kanthi jeneng "Api Abadi Persia."
Akeh taun sabanjure, wong Tionghoa uga nggunakake gas saka sawah, nanging kanthi tujuan sing pragmatis banget - kanggo panas boiler gedhe karo banyu segara lan ngekstrak uyah saka iku. Ing taun 1785, Inggris nyipta cara kanggo ngasilake metana saka batu bara (sing digunakake ing mesin pembakaran internal pisanan), lan ing awal abad rong puloh, ahli kimia Jerman Kekule lan Stradonitz paten proses kanggo ngasilake bahan bakar cair sing luwih abot saka iku.
Ing taun 1881, William Hart ngebor sumur gas pisanan ing kutha Fredonia ing Amerika. Hart mirsani umpluk munggah menyang lumahing banyu ing teluk cedhak kanggo dangu lan mutusaké kanggo ndudhuk bolongan saka lemah kanggo lapangan gas ngajokaken. Ing ambane sangang meter ing ngisor lumahing, dheweke tekan vena saka kang gas metu, kang banjur dijupuk, lan mentas kawangun Fredonia Gas Light Company dadi pionir ing bisnis gas. Nanging, senadyan terobosan Hart, gas cahya sing digunakake ing abad kaping XNUMX diekstrak utamane saka batu bara kanthi cara sing diterangake ing ndhuwur - utamane amarga kekurangan potensial kanggo ngembangake teknologi kanggo ngangkut gas alam saka lapangan.
Nanging, produksi minyak komersial pisanan wis dadi kasunyatan. Sejarahé diwiwiti ing AS ing taun 1859, lan ide kasebut nggunakake lenga sing diekstrak kanggo nyuling minyak tanah kanggo lampu lan lenga kanggo mesin uap. Malah banjur, wong-wong padha ngadhepi karo daya ngrusak gas alam, teken kanggo ewu taun ing weteng ing bumi. Pionir grup Edwin Drake meh mati nalika pengeboran dadakan pisanan ing cedhak Titusville, Pennsylvania, nalika gas bocor saka pelanggaran kasebut, ana geni raksasa, sing nggawa kabeh peralatan. Dina iki, eksploitasi lapangan minyak lan gas diiringi sistem langkah-langkah khusus kanggo ngalangi aliran bebas gas sing bisa dibakar, nanging kebakaran lan bledosan ora umum. Nanging, gas sing padha ing pirang-pirang kasus digunakake minangka "pompa" sing nyurung lenga menyang permukaan, lan nalika tekanan mudhun, para ahli minyak wiwit nggoleki lan nggunakake cara liya kanggo ngekstrak "emas ireng".
Jagad gas hidrokarbon
Ing taun 1885, patang taun sawisé pengeboran gas pisanan William Hart, wong Amerika liya, Robert Bunsen, nemokaké piranti sing banjur dikenal minangka "Bunsen burner". Penemuan kasebut nyedhiyakake dosis lan nyampur gas lan hawa kanthi proporsi sing cocog, sing banjur bisa digunakake kanggo pembakaran sing aman - yaiku pembakar iki sing saiki dadi basis nozzle oksigen modern kanggo kompor lan peralatan pemanasan. Penemuan Bunsen mbukak kemungkinan anyar kanggo nggunakake gas alam, nanging sanajan pipa gas pisanan dibangun ing awal taun 1891, bahan bakar biru ora entuk wigati komersial nganti Perang Donya II.
Sajrone perang, cara nglereni lan welding sing cukup dipercaya digawe, sing bisa nggawe pipa gas logam sing aman. Ewonan kilometer mau dibangun ing Amerika sawisé perang, lan pipa saka Libya menyang Italia dibangun ing 60s. Simpenan gedhe saka gas alam uga ditemokake ing Walanda. Kasunyatan loro kasebut nerangake infrastruktur sing luwih apik kanggo nggunakake gas alam terkompresi (CNG) lan gas petroleum cair (LPG) minangka bahan bakar kendaraan ing rong negara kasebut. Penting banget strategis sing gas alam wiwit ndarbeni dikonfirmasi dening kasunyatan ing ngisor iki - nalika Reagan mutusaké kanggo numpes "Evil Empire" ing 80s, kang vetoed sumber peralatan teknologi dhuwur kanggo construction saka pipa gas saka USSR menyang Eropah. Kanggo ngimbangi kabutuhan Eropa, pambangunan pipa gas saka sektor Norwegia ing Segara Lor menyang daratan Eropa nyepetake, lan USSR digantung. Ing wektu iku, ekspor gas minangka sumber utama mata uang keras kanggo Uni Soviet, lan kekurangan abot sing diakibatake saka langkah-langkah Reagan ora suwe nyebabake kedadeyan sejarah sing kondhang ing wiwitan taun 90-an.
Saiki, Rusia demokratis dadi pemasok utama gas alam kanggo kabutuhan energi Jerman lan pemain global utama ing wilayah iki. Pentinge gas alam wiwit tuwuh sawise rong krisis minyak ing taun 70-an, lan dina iki minangka salah sawijining sumber energi utama sing pentinge geostrategis. Saiki, gas alam minangka bahan bakar sing paling murah kanggo pemanasan, digunakake minangka bahan baku ing industri kimia, kanggo ngasilake listrik, kanggo peralatan rumah tangga, lan propana "sedulure" bisa uga ditemokake ing botol deodoran minangka deodoran. ngganti senyawa fluorine sing ngrusak ozon. Konsumsi gas alam saya tambah akeh, lan jaringan pipa gas saya suwe. Kanggo infrastruktur sing dibangun nganti saiki kanggo nggunakake bahan bakar iki ing mobil, kabeh wis ketinggalan.
Kita wis nyritakake babagan keputusan aneh sing digawe Jepang ing produksi bahan bakar sing dibutuhake lan langka nalika Perang Dunia II, lan uga kasebut program kanggo produksi bensin sintetik ing Jerman. Nanging, ora pati ngerti babagan kasunyatan manawa ing taun-taun perang ing Jerman ana mobil sing cukup nyata sing mlaku ing ... kayu! Ing kasus iki, iki ora bali menyang mesin uap lawas apik, nanging mesin pembakaran internal, Originally dirancang kanggo mbukak ing bensin. Nyatane, ide kasebut ora rumit, nanging mbutuhake sistem generator gas sing gedhe banget, abot lan mbebayani. Batu bara, areng utawa mung kayu diselehake ing pembangkit listrik khusus lan ora rumit banget. Ing sisih ngisor, padha diobong tanpa oksigen, lan ing kondisi suhu lan kelembapan sing dhuwur, gas dirilis sing ngemot karbon monoksida, hidrogen lan metana. Banjur digawe adhem, diresiki, lan diisi dening penggemar menyang manifold intake mesin kanggo digunakake minangka bahan bakar. Mesthine, pembalap mesin kasebut nindakake fungsi pemadam kebakaran sing rumit lan angel - boiler kudu diisi lan diresiki sacara periodik, lan mesin udud pancen katon kaya lokomotif uap.
Saiki, eksplorasi gas mbutuhake sawetara teknologi paling canggih ing donya, lan ekstraksi gas alam lan lenga minangka salah sawijining tantangan paling gedhe sing diadhepi ilmu pengetahuan lan teknologi. Kasunyatan iki utamané bener ing AS, ing ngendi cara liyane lan liyane unconventional digunakake kanggo "nyedhot" gas kiwa ing kothak lawas utawa nilar, uga kanggo extract apa disebut-gas "nyenyet". Miturut para ilmuwan, saiki bakal mbutuhake pengeboran kaping pindho kanggo ngasilake gas ing tingkat teknologi ing taun 1985. Efisiensi metode saya tambah akeh, lan bobote peralatan wis suda nganti 75%. Program komputer sing saya tambah canggih digunakake kanggo nganalisa data saka gravimeter, teknologi seismik lan satelit laser, saka ngendi peta reservoir komputerisasi telung dimensi digawe. Dadi-disebut gambar 4D uga wis digawe, thanks kanggo kang bisa kanggo nggambarake wangun lan obahe celengan liwat wektu. Nanging, fasilitas canggih tetep kanggo produksi gas alam lepas pantai-mung bagean cilik saka kemajuan manungsa ing wilayah iki-sistem posisi global kanggo pengeboran, pengeboran ultra-jero, saluran pipa dasar laut, lan sistem reresik cair. karbon monoksida lan pasir.
Nyaring lenga kanggo ngasilake bensin bermutu minangka tugas sing luwih rumit tinimbang nyaring gas. Ing sisih liya, transportasi gas liwat segara luwih larang lan rumit. Kapal tanker LPG cukup rumit ing desain, nanging operator LNG minangka kreasi sing nggumunake. Butane liquefies ing -2 derajat, nalika propana liquefies ing -42 derajat utawa tekanan relatif kurang. Nanging, butuh -165 derajat kanggo liquefy metana! Akibate, pambangunan tanker LPG mbutuhake stasiun kompresor sing luwih gampang tinimbang kanggo gas alam lan tank sing dirancang kanggo tahan tekanan sing ora dhuwur banget 20-25 bar. Ing kontras, tanker gas alam cair dilengkapi sistem pendinginan terus-terusan lan tank super-insulated - nyatane, colossi iki minangka kulkas cryogenic paling gedhe ing donya. Nanging, bagean saka gas bisa "ninggalake" instalasi iki, nanging sistem liyane langsung dijupuk lan feed menyang silinder mesin kapal.
Kanggo alasan ing ndhuwur, iku cukup dingerteni sing wis ing taun 1927 teknologi diijini kanggo urip tank propana-butane pisanan. Iki minangka karya Shell Walanda-Inggris, sing nalika iku wis dadi perusahaan raksasa. Pimpinan Kessler minangka wong sing maju lan eksperimen sing wis suwe ngimpi nggunakake gas sing akeh banget sing nganti saiki bocor menyang atmosfer utawa diobong ing kilang minyak. Ing gagasan lan inisiatif, kapal lepas pantai pisanan kanthi kapasitas 4700 ton digawe kanggo ngangkut gas hidrokarbon kanthi dimensi sing katon endah lan nyengsemake ing ndhuwur tank dek.
Nanging, telung puluh loro taun liyane dibutuhake kanggo mbangun pembawa metana Methane Pioneer pisanan, dibangun kanthi prentah saka perusahaan gas Constock International Methane Limited. Shell, sing wis duwe infrastruktur stabil kanggo produksi lan distribusi LPG, tuku perusahaan iki, lan enggal dibangun loro tanker gedhe - Shell wiwit ngembangake bisnis gas alam cair. Nalika pedunung ing pulo Inggris Conway, ing ngendi perusahaan mbangun fasilitas panyimpenan metana, nyadari apa sing bener disimpen lan diangkut menyang pulo kasebut, dheweke kaget lan wedi, mikir (lan bener) yen kapal kasebut mung bom raksasa. Banjur masalah safety pancen relevan, nanging dina iki tanker kanggo transportasi metana cair banget aman lan ora mung salah siji sing paling aman, nanging uga salah siji saka prau laut paling ramah lingkungan - incomparably luwih aman kanggo lingkungan saka tanker lenga. Pelanggan paling gedhe saka armada tanker yaiku Jepang, sing meh ora ana sumber energi lokal, lan pambangunan pipa gas menyang pulo kasebut pancen angel banget. Jepang uga duwe "taman" kendaraan gas paling gedhe. Pemasok utama gas alam cair (LNG) saiki yaiku Amerika Serikat, Oman lan Qatar, Kanada.
Bubar iki, bisnis ngasilake hidrokarbon cair saka gas alam saya tambah populer. Iki utamane bahan bakar diesel ultra-resik sing disintesis saka metana, lan industri iki samesthine bakal berkembang kanthi cepet ing mangsa ngarep. Contone, kabijakan energi Bush mbutuhake panggunaan sumber energi lokal, lan Alaska duwe celengan gas alam sing akeh. Proses kasebut dirangsang dening rega minyak sing relatif dhuwur, sing nggawe prasyarat kanggo pangembangan teknologi sing larang - GTL (Gas-to-Liquid) minangka salah sawijining.
Sejatine, GTL dudu teknologi anyar. Iki digawe ing taun 20-an dening ahli kimia Jerman Franz Fischer lan Hans Tropsch, sing kasebut ing masalah sadurunge minangka bagéan saka program sintetik. Nanging, beda karo hidrogenasi batubara sing ngrusak, proses gabung molekul cahya dadi ikatan sing luwih dawa ditindakake ing kene. Afrika Kidul wis ngasilake bahan bakar kasebut ing skala industri wiwit taun 50-an. Nanging, kapentingan ing wong-wong mau wis tuwuh ing taun-taun pungkasan kanggo nggoleki kesempatan anyar kanggo ngurangi emisi bahan bakar sing mbebayani ing Amerika Serikat. Perusahaan minyak utama kayata BP, ChevronTexaco, Conoco, ExxonMobil, Rentech, Sasol lan Royal Dutch/Shell mbuwang jumlah gedhe kanggo ngembangake teknologi sing ana gandhengane karo GTL, lan minangka asil saka perkembangan kasebut, aspek politik lan sosial tambah akeh dibahas ing pasuryan insentif. pajak kanggo konsumen bahan bakar resik. Bahan bakar iki bakal ngidini akeh konsumen bahan bakar diesel ngganti bahan bakar sing luwih ramah lingkungan lan bakal nyuda biaya kanggo perusahaan mobil kanggo nyukupi tingkat emisi mbebayani sing diatur dening hukum. Tes jero anyar nuduhake yen bahan bakar GTL nyuda karbon monoksida kanthi 90%, hidrokarbon kanthi 63% lan jelaga kanthi 23% tanpa mbutuhake saringan partikel diesel. Kajaba iku, bahan bakar sing kurang belerang iki ngidini panggunaan katalis tambahan sing bisa nyuda emisi kendaraan.
Keuntungan penting bahan bakar GTL yaiku bisa digunakake langsung ing mesin solar tanpa modifikasi kanggo unit kasebut. Uga bisa dicampur karo bahan bakar sing ngemot belerang 30 nganti 60 ppm. Beda karo gas alam lan gas bumi cair, ora prelu diganti infrastruktur transportasi sing ana kanggo ngangkut bahan bakar cair. Miturut Presiden Rentech Denis Yakubson, jenis bahan bakar iki saenipun bisa nglengkapi potensi ekonomi mesin diesel sing ramah lingkungan, lan Shell saiki nggawe pabrik $ 22,3 milyar gedhe ing Qatar kanthi kapasitas desain XNUMX yuta liter bahan bakar sintetis saben dina. ... Masalah paling gedhe karo bahan bakar iki yaiku investasi gedhe sing dibutuhake ing fasilitas anyar lan proses produksi sing biasane larang regane.
Biogas
Nanging, sumber metana ora mung celengan ing lemah. Ing taun 1808 Humphry Davy nyobi karo jerami sing dilebokake ing retort vakum lan ngasilake biogas sing ngemot utamane metana, karbon dioksida, hidrogen lan nitrogen. Daniel Defoe uga ngomong babagan biogas ing novel babagan "pulo sing ilang". Nanging, sajarah gagasan iki malah luwih lawas - ing abad kaping 1776, Jan Baptita Van Helmont percaya yen gas sing bisa diobong bisa dipikolehi saka dekomposisi zat organik, lan Count Alexander Volta (pencipta baterei) uga teka ing kesimpulan sing padha. ing taun 1859. Pabrik biogas pisanan wiwit beroperasi ing Bombay lan diadegaké ing taun sing padha nalika Edwin Drake ngasilake pengeboran minyak pisanan sing sukses. Pabrik India ngolah kotoran lan nyuplai gas kanggo lampu jalan.
Bakal mbutuhake wektu suwe sadurunge proses kimia ing produksi biogas bisa dingerteni lan ditliti kanthi lengkap. Iki mung bisa ditindakake ing taun 30-an abad XX lan minangka asil saka perkembangan mikrobiologi. Ternyata proses iki disebabake dening bakteri anaerob, sing minangka salah sawijining bentuk urip paling tuwa ing Bumi. Dheweke "nggiling" bahan organik ing lingkungan anaerobik (dekomposisi aerobik mbutuhake akeh oksigen lan ngasilake panas). Proses kaya ngono uga alami ing rawa, rawa, sawah, lagun sing ditutupi lsp.
Sistem produksi biogas modern dadi luwih populer ing sawetara negara, lan Swedia dadi pimpinan ing produksi biogas lan kendharaan sing diadaptasi kanggo mlaku ing kono. Unit sintesis nggunakake biogenerator sing dirancang khusus, piranti sing relatif murah lan prasaja sing nggawe lingkungan sing cocok kanggo bakteri, sing, gumantung saka jinise, "bisa" paling efisien ing suhu antara 40 nganti 60 derajat. Produk pungkasan tanduran biogas, saliyane gas, uga ngemot senyawa sing sugih amonia, fosfor lan unsur liyane sing cocog kanggo digunakake ing tetanèn minangka pupuk lemah.
